01 Présentation du document
Cette étude examine l'impact décisif de l'angle de soudage, un paramètre clé du processus, sur la qualité du soudage lors du soudage hybride laser-MAG de tôles d'acier pour navires AH36 de 14 mm d'épaisseur-à haute résistance. Les techniques de soudage traditionnelles sont confrontées à des défis tels que des zones affectées thermiquement-trop grandes, une déformation par soudage et une difficulté à contrôler la microstructure lorsqu'il s'agit de matériaux en plaques épaisses. La technologie de soudage hybride laser-MAG, grâce à l'action synergique du laser et de l'arc, peut améliorer efficacement la qualité du soudage, en particulier après la vulgarisation des lasers de haute-puissance, montrant un grand potentiel dans le soudage efficace des plaques épaisses. Bien que le mode guidé par laser-présente des avantages par rapport au mode guidé par arc-, tels qu'une pénétration plus profonde et une stabilité de l'arc, dans le soudage de plaques épaisses, des paramètres de processus inappropriés (par exemple, l'angle de soudage) peuvent toujours entraîner des défauts tels que des éclaboussures, un effondrement et une bosse arrière. Des changements mineurs dans l'angle de soudage peuvent affecter de manière significative le comportement dynamique du bain de fusion, la stabilité du trou de serrure et la qualité finale de la formation de la soudure.
Par conséquent, cette étude se concentre sur la variation des angles de soudage, en utilisant la photographie à haute vitesse et la méthode "sandwich" pour observer le comportement dynamique du bain de fusion et du trou de serrure en temps réel, combinée à l'analyse du signal électrique, visant à révéler systématiquement les effets de différents angles de soudage sur la formation de la soudure, l'écoulement du bain de fusion, le comportement du trou de serrure et les mécanismes de formation de défauts (effondrement, bosse, éclaboussures), fournissant des conseils théoriques pour optimiser les processus de soudage hybrides MAG à haute puissance-laser-MAG.
La figure 02 illustre que les paramètres fixes pour le processus de soudage sont : puissance du laser de 10,5 kW, vitesse de soudage de 1,8 m/min, vitesse d'alimentation en fil de 12 m/min, avec un écart bout à bout prédéfini de 0,5 mm. Lors du soudage, le gaz de protection utilisé est composé de 80% d'Ar et de 20% de CO2, avec un débit de 15L/min. La figure 1 montre un schéma du processus de soudage. L'expérience fait principalement varier l'angle entre le laser et la direction de soudage, en concevant quatre dispositions d'angle, définissant l'angle entre le laser et la direction de soudage comme , et l'angle entre l'arc et le laser comme , les angles de la source de chaleur de soudage étant définis comme indiqué sur la figure 2.
La figure 3 montre la morphologie macroscopique et la morphologie en coupe transversale correspondante des soudures composites laser-MAG à différents angles de soudage. Lorsque l'angle de soudage est de 75 degrés, la qualité de la formation de la soudure est médiocre, l'avant de la soudure présentant un motif de dents périodique large-étroit-large, tandis que l'arrière présente de petites bosses continues. Lorsque l'angle de soudage augmente jusqu'à 82,5 degrés, la qualité de formation de la soudure est optimale, avec un devant complet et un dos continu sans bosses, présentant une forme typique de gobelet. Une augmentation supplémentaire de l'angle de soudage à 88,75 degrés entraîne un effondrement partiel et discontinu sur le devant de la soudure, avec quelques petites bosses à l'arrière. Lorsque l'angle de soudage atteint 97,5 degrés, l'avant de la soudure présente des phénomènes périodiques de remplissage concave-avec un remplissage inégal, tandis que des bosses plus grandes se forment à l'arrière.
Sur la base de la méthode « sandwich » améliorée, une caméra-haute vitesse a été utilisée pour observer le comportement dynamique du trou de serrure de soudage hybride laser-MAG en temps réel depuis le côté. À un angle de soudage de 75 degrés, le trou de serrure présentait un processus dynamique périodique, caractérisé par une réouverture et une fermeture en marche. La croissance, le détachement et la reformation des gouttelettes interagissent avec le comportement du trou de serrure.
